Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)是一種白色劇毒晶體，是汽車安全氣囊的主要成分。NaN3易溶于水，微溶于乙醇，水溶液呈弱堿性，能與酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生具有爆炸性的有毒氣體疊氮化氫。實驗室可利用亞硝酸叔丁酯(tBuNO2，以tBu表示叔丁基)與N2H4、氫氧化鈉溶液混合反應(yīng)制備疊氮化鈉。

(1)制備亞硝酸叔丁酯

取一定NaNO2溶液與50%硫酸混合，發(fā)生反應(yīng)H2SO4＋2NaNO2===2HNO2＋Na2SO4�？衫�用亞硝酸與叔丁醇(tBuOH)在40℃左右制備亞硝酸叔丁酯，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________。

(2)制備疊氮化鈉(NaN3)

按如圖所示組裝儀器(加熱裝置略)進行反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：tBuNO2＋NaOH＋N2H4===NaN3＋2H2O＋tBuOH。

①裝置a的名稱是______________；

②該反應(yīng)需控制溫度在65℃，采用的實驗措施是____________________；

③反應(yīng)后溶液在0℃下冷卻至有大量晶體析出后過濾。

所得晶體使用無水乙醇洗滌。試解釋低溫下過濾和使用無水乙醇洗滌晶體的原因是____________。

(3)產(chǎn)率計算

①稱取2.0g疊氮化鈉試樣，配成100mL溶液，并量取10.00mL溶液于錐形瓶中。

②用滴定管加入0.10mol·L－1六硝酸鈰銨[(NH4)2Ce(NO3)6]溶液40.00mL(假設(shè)雜質(zhì)均不參與反應(yīng))。

③充分反應(yīng)后將溶液稀釋并酸化，滴入2滴鄰菲羅啉指示液，并用0.10mol·L－1硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]為標準液，滴定過量的Ce4＋，終點時消耗標準溶液20.00mL(滴定原理：Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋)。

已知六硝酸鈰銨[(NH4)2Ce(NO3)6]與疊氮化鈉反應(yīng)生成硝酸銨、硝酸鈉、氮氣以及Ce(NO3)3，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________；計算疊氮化鈉的質(zhì)量分數(shù)為________(保留2位有效數(shù)字)。若其他操作及讀數(shù)均正確，滴定到終點后，下列操作會導(dǎo)致所測定樣品中疊氮化鈉質(zhì)量分數(shù)偏大的是____________(填字母)。

A．錐形瓶使用疊氮化鈉溶液潤洗

B．滴加六硝酸鈰銨溶液時，滴加前仰視讀數(shù)，滴加后俯視讀數(shù)

C．滴加硫酸亞鐵銨標準溶液時，開始時尖嘴處無氣泡，結(jié)束時出現(xiàn)氣泡

D．滴定過程中，將掛在錐形瓶壁上的硫酸亞鐵銨標準液滴用蒸餾水沖進瓶內(nèi)

(4)疊氮化鈉有毒，可以使用次氯酸鈉溶液對含有疊氮化鈉的溶液進行銷毀，反應(yīng)后溶液堿性明顯增強，且產(chǎn)生無色無味的無毒氣體，試寫出反應(yīng)的離子方程式：____________________

Answer 1

【答案】tBuOH＋HNO2tBuNO2＋H2O 恒壓滴液漏斗(滴液漏斗) 水浴加熱 降低疊氮化鈉的溶解度，防止產(chǎn)物損失 2(NH4)2Ce(NO3)6＋2NaN3===4NH4NO3＋2Ce(NO3)3＋2NaNO3＋3N2↑ 65% AC ClO－＋2N3-＋H2O===Cl－＋2OH－＋3N2↑

【解析】

(1)制備亞硝酸叔丁酯的反應(yīng)物有亞硝酸和叔丁醇，反應(yīng)類型屬于有機的酯化反應(yīng)，所以方程式為：；

(2) ①裝置a的名稱即為恒壓滴液漏斗；

②反應(yīng)要控制溫度在65℃，參考苯的硝化實驗，該反應(yīng)加熱時，應(yīng)當采用水浴加熱；

③題干中提到了疊氮酸鈉易溶于水，而微溶于乙醇；因此，洗滌產(chǎn)品時，為了減少洗滌過程中產(chǎn)品的損耗，應(yīng)當用無水乙醇洗滌；

(3)通過題干提示的反應(yīng)產(chǎn)物分析，可知反應(yīng)過程中Ce4+和中的元素發(fā)生了變價，所以反應(yīng)的方程式為：；在計算疊氮化鈉的含量時，一定要注意疊氮酸鈉溶液配制完成后只取了與過量的六硝酸鈰銨反應(yīng)，再用Fe2+去滴定未反應(yīng)完的正四價的Ce，因此有：，考慮到Fe2+與Ce4+的反應(yīng)按照1:1進行，所以2.0g疊氮化鈉樣品中疊氮化鈉的物質(zhì)的量為：，所以疊氮化鈉樣品的質(zhì)量分數(shù)為：；

A．潤洗錐形瓶，會使步驟②消耗的六硝酸鈰銨的量增加，通過分析可知，會使最終計算的質(zhì)量分數(shù)偏大，A項正確；

B．量取40mL六硝酸鈰銨溶液時若前仰后俯，則會量取比40ml更多的六硝酸鈰銨溶液，那么步驟③會需要加入更多的Fe2+來消耗疊氮酸鈉未消耗掉的Ce4+，通過分析可知，最終會導(dǎo)致計算的質(zhì)量分數(shù)偏低，B項錯誤；

C．步驟③用Fe2+標定未反應(yīng)的Ce4+，若開始尖嘴無氣泡，結(jié)束后出現(xiàn)氣泡，則記錄的Fe2+消耗量比實際的偏小，通過分析可知，最終會使質(zhì)量分數(shù)偏大，C正確；

D．將掛在錐形瓶壁上的 Fe2+溶液沖入錐形瓶，相當于讓溶液混合更均勻，這樣做會使結(jié)果更準確，D項不符合；答案選AC；

(4)反應(yīng)后溶液堿性增強，所以推測生成了OH-；產(chǎn)生的無色無味無毒氣體，推測只能是氮氣，所以離子方程式為：。